[發明專利]一種磷酸鐵鋰材料導電劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310028422.5
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103107340A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 董傳誠;張慎平
• 申請（專利權）人: 青島克瑞化工有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于能源新材料范圍，涉及一種用于磷酸鐵鋰添加的高純度導電劑的制備方法。

背景技術

磷酸鐵鋰作為鋰離子動力電池材料，其安全性能與循環壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技術指標。磷酸鐵鋰正極材料做出的大容量鋰離子電池更易串聯使用，以滿足電動車頻繁充放電的需要。它具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。但是磷酸鐵鋰存在導電性差、鋰離子擴散速度慢，高倍率充放電時，實際比容量低的問題，成為制約鋰離子動力電池產業發展的一個難點?，F在這個問題已經有了比較好的解決方案：就是添加導電改性劑。目前在實際生產過程中通過在前驅體添加高價金屬離子聯合摻雜的辦法來改善材料的導電性。

以下現有技術公開了草酸鈮和草酸鈮銨的制備方法：

中國專利申請CN200610112207.3涉及一種高純度草酸鈮的生產方法，該方法是用純水將分析純的草酸配成草酸溶液，在75－85?℃的條件下加入高純度Nb(OH)₅進行合成反應，分析純的草酸與高純度Nb(OH)?₅加入量的比值為：Nb(OH)_?5∶草酸(摩爾比)＝1∶2－2.8；調整合成液的pH?值為3±0.2，冷卻結晶、離心過濾，將得到的草酸鈮用30－45％的草酸乙醇溶液洗滌提純后，經離心過濾、烘干得到高純草酸鈮產品。

中國專利CN200610137225.7涉及一種水溶性鈮化合物，尤其是草酸鈮的制備方法，包括下列步驟：在濃度為200～1000?g/l的草酸溶液中，按草酸與鈮的摩爾比為1～10∶1加入鈮前體化合物，控制反應溫度90～110?℃，反應時間10～30?min或反應至溶液完全變清，將反應后得到的溶液結晶，然后過濾、烘干即可。

世界專利申請WO2006/029493A1公開了一種草酸鈮銨的制備方法，具體采用草酸及銨鹽溶液溶解鈮的前驅物如含水鈮氧化物，溶液稀釋、降溫，多余的草酸經結晶濾出，返回溶解過程使用，濾液經濃縮、冷卻、加銨鹽結晶出草酸鈮銨產品。

上述方法中，和草酸進行溶解反應所用的氫氧化鈮、含水鈮酸、鈮的前驅物等，都存在溶解反應活性問題。

中國專利申請CN200610112207.3所述的高純度氫氧化鈮、中國專利CN200610137225.7所述的含水鈮酸、世界專利申請WO2006/029493A1所述的鈮的前驅物，都未涉及其在草酸溶液中的溶解與否的情況，非新制備的氫氧化鈮、含水鈮酸、鈮的前驅物都不易溶解或不易全部溶解，這些鈮的化合物一經久儲或風干乃至失水，其溶解性明顯降低，溶解速度很慢，經常不能溶解。而且，這些鈮的化合物都不是鈮的主要商品，該原料的獲得及其質量穩定性、加工適用性存在問題。

另一方面，上述方法中，和草酸進行溶解反應所用的含水鈮酸、鈮的前驅物等，也沒有涉及其化學純度的問題。氫氧化鈮、含水鈮酸、鈮的前驅物或其它含鈮原料中，化學雜質的含量及其變化情況，不僅會影響草酸鈮和草酸鈮銨生產的過程控制和質量管理要求，比如要進行多次重結晶，還會影響產品的質量，比如，氟離子含量的問題。

工業級五氧化二鈮行業標準YS/T428-2000規定FNb₂O₅-1、FNb₂O₅-2、FNb₂O₅-3含氟量控制要求分別為0.08、0.1、0.15%，高純五氧化二鈮行業標準YS/T548-2007規定FNb₂O₅-04（純度99.99%）和FNb₂O₅-035（純度99.95%）含氟量控制要求分別為75?PPm和100?PPm，而氫氧化鈮、含水鈮酸、鈮的前驅物的含氟量，往往還要高一些，還不易控制。用這種氟超標的氫氧化鈮、含水鈮酸、鈮的前驅物或其它含鈮原料直接與草酸溶液反應溶解，后續過程若不包括多次重結晶，就很難達不到基本的產品質量要求，更不易制備含氟量較低的草酸鈮或草酸鈮銨，尤其是高純度草酸鈮或草酸鈮銨。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷酸鐵鋰材料導電劑的制備方法，通過4步制備反應，得到一種新的電子級純度的鈮鹽，易于操作，反應穩定，無三廢產生，產品結構穩定，易溶于水，滿足客戶使用要求。